WARMNIS WARMNIS spol. s r.o. - Ovocná 157/2, 460 06 LIBEREC 6 Firma je zapsána v Obchodním rejstříku u KS Ústí nad Labem dne 2.10.91, odd. C, vložka 983 Základní škola Turnov, Skálova 600, příspěvková organizace Koncepce řešení revitalizace zdroje vytápění pro objekt Skálova ul., čp. 600, Turnov K v ě t e n 2 0 1 6 Vypracoval: Odborný zpracovatel: Josef Chalupa Ing. Josef Medek, autorizovaný inženýr v oboru technologická zařízení staveb ČKAIT: 0501264
Zadavatel: Zhotovitel: Město Turnov se sídlem: Antonína Dvořáka 335, 511 01 Turnov IČ: 00276227 WARMNIS, spol. s r.o. se sídlem: Ovocná 157/2, 460 06 Liberec 6 Odpovědný zástupce: Ing.Jiří Lenkvík, jednatel Obsah 1 Úvod str. 3 2 Výchozí podklady str. 3 3 Zhodnocení součastného stavu str. 3 3.1 Popis součastného stavu str. 3 3.2 Rizika str. 8 4 Návrh řešení opravy kotelny - koncepce str. 8 4.1 Oprava stávajícího zdroje tepla výměna kotlů str. 8 5 Základní ekonomické údaje str. 11 5.1 Úspora paliva po opravě zdroje tepla str. 11 6 Závěrečné shrnutí str. 11 7 Přílohy str. 12 2/12
1 Úvod Účelem této zprávy je řešení havarijního stavu stávajícího zdroje tepla, kterým jsou plynové kotle. Na základě požadavku zadavatele byly zpracovány dvě varianty řešení- Zadavatel si vybral variantu s výměnou stávajících kotlů v plynové kotelně v hlavní budově. Tato zpráva má za úkol popsat stávající stav a řešení opravy modernizace a rekonstrukce zdroje tepla, který je technicky i morálně zastaralý. Tento dokument může sloužit též jako zadání pro zpracování projektové dokumentace revitalizace zdroje tepla. 2 Výchozí podklady - osobní prohlídka kotelny - přehled spotřeb zemního plynu pro potřeby vytápění objektu - informace od zástupců provozovatele - projektová dokumentace Plynofikace kotelny I.ZŠ Skálova 600 Turnov z roku 1996 neodpovídá skutečnému stavu - Revizní zprávy OPZ z roku 2013 - Odborná prohlídka kotelny z roku 2014 3 Zhodnocení současného stavu 3.1 Popis současného stavu Technologická část Stávající plynová kotelna II. kategorie dodává teplo do hlavní budovy, pro tělocvičnu a pro kuchyňský blok, ve kterém se nacházejí také učebny. Vyráběné teplo je určenou pouze pro vytápění a VZT. Výroba teplé vody se uskutečňuje samostatně, mimo tuto kotelnu. Je řešena samostatnými plynovými ohřívači, které jsou umístěny v budově školy a v kuchyňském bloku. Projekt stávající kotelny by zpracován v roce 1996 v tehdy dostupných možnostech komponentů a technologií. Následovala výstavba a uvedení do provozu v roce 1997. Od té doby byly prováděny pouze opravy technologie a výměny oběhových čerpadel. Technologie, elektroinstalace a MaR je tedy původní, ve stavu odpovídající svému stáří a pravidelné údržbě. V kotelně jsou instalovány celkem dva kotle od výrobce Stiebel Eltron, typ Hydrotherm Multitemp EV 162/270, každý o jmenovitém zatížení 270 kw, konstrukční přetlak 4 bar, rok výroby 1997 (Obr.1). Měření účinnosti kotlů zde není prováděno. Výrobce uvádí 90%. Vzhledem k jejich stáří je předpoklad, že jejich účinnost je okolo 87%. Kotle jsou v provedení B. Přívod spalovacího vzduchu a větrání kotelny je zajištěn vzduchotechnickým potrubím. Odvod spalin je z každého kotle veden kouřovodem do samostatného komínového tělesa. Na kotlích jsou prováděny pravidelné roční servisy oprávněnou organizací. I přes pravidelnou údržbu a výměnu vadných dílů jsou kotle již na hranicí životnosti. Hlavním problémem je nedostupnost náhradních dílů. Je zde riziko, že v případě poruchy automatiky kotle či hořáku, nebude možno zajistit opravu. Tyto informace poskytla servisní organizace Světlo Turnov s.r.o., na jejíž podnět provozovatel kotelny je nucen řešit revitalizaci zdroje. Toto je hlavní důvodem k plánování nového zdroje vytápění. 3/12
Obr.1 Kotel Hydrotherm EV 162/270 Kotlový okruh je osazen oběhovým čerpadlem WILO P 65/125 r, DN65, které zajišťuje cirkulaci topné vody ze sběrače do obou kotlů. Dalším zařízením kotelny je expanzní systém sestávající se z dvou expanzních nádrží výrobce CIMM (Obr.2). Každá je o objemu 750 litrů. Nádrže jsou z roku rok výroby 1995. Expanzní potrubí je napojeno z kotelny na sběrač umístěný v prostoru před kotelnou. Je osazeno manostaty pro hlídání provozních a havarijních tlaků. Obr.2 Expanzomaty 4/12
Doplňování systému topné vody je z řádu pitné vody automatické, pomocí solenoidového ventilu přes katexovou úpravnu vody pro změkčení doplňovací vody (Obr.3). Doplňování je z řádu pitné vody měřeno podružným vodoměrem. V potrubí není umístěn předepsaný potrubní oddělovač. Kotelna není opatřena dávkovací nádobou na chemikálie pro úpravu topné vody. Obr.3 Úpravna vody, dopouštění do systému Obr.4 Rozdělovač a sběrač 5/12
Rozdělovač a sběrač je osazen oběhovými čerpadly typu WILO. Tři větve mají typ E 50/1-7, rok výroby 1997. Jedna větev má čerpadlo vyměněno za typ Stratos 50/1-9, v roce 2015. Instalovány jsou přírubové litinové armaturami. Směšování topné vody pro jednotlivé větve je pomocí přírubových armatur ESBE s různými pohony. Odvzdušňovací automatické ventily pro odvzdušněné větví nesou známky úniku. Izolace potrubí, rozdělovače a sběrače jsou bez větších poškození. Elektro a MaR Napájení elektro pro kotelnu je z plastového rozvaděče, který je umístěn vedle rozvaděče MaR. Před kotelnou je elektro skříň, z níchž jsou napájeny oběhová čerpadla jednotlivých topných větví. Tento rozvaděč je využíván částečně, ostatní vybavení je již odpojeno a je nefunkční. Dále je kotelně umístěn samostatný silový rozvaděč pro možnost napojení 380V a 230V. Osvětlení a zásuvkový obvod je funkční a vyhovující. MaR kotelny pomocí ekviterní regulace a detekce poruchových stavů je umístěna v rozvaděči RGS-D (Obr.5.). Výrobek je rovněž z roku 1997 a nelze již upravit či rozšířit. Poruchová signalizace dnes indikuje: - odpojení napájení kotelny STOP tlačítkem, - minimální tlak v systému, - překročení max.teploty v prostoru, - výskyt škodlivých látek nad přípustné koncentrace, - zaplavení prostoru kotelny. Na tyto poruchy reaguje bezpečnostní uzávěr plynu, který odstaví plyn do kotelny. Obr.5 Rozvaděč MaR Plynovod pro kotelnu je rovněž z roku 1997. Venkovní HUP s měřením plynu je napojen na STL přípojku 300 kpa. Z něj je vedeno potrubí zemí do objektu školy. Před kotelnou je instalován bezpečnostní ventil BAP, výrobce Armagas Třinec. Potrubí je dále vedeno do kotelny do akumulačního potrubí, z nějž jsou napojeny dva kotle. Rozvody plynu jsou v dobré kondici. Je vhodné je v některých místech odrezit a opatřit novým nátěrem. Prostupy utěsnit a případně opatřit chráničky protipožárními ucpávkami. 6/12
Větrání kotelny je pomocí vzduchotechnického potrubí. Přívod vzduchu pro spalování je 600x600 mm vyústěný nad podlahou. Odvod vzduchu je potrubím 400x400m pod stropem kotelny. Potrubí funkční bez závad. Pouze nutné vyčistit. Odvod spalin je od každého kotle samostatně do komínové vložky o průměru 250 mm. Tyto komíny nejsou vhodné pro provoz kondenzačních kotlů. Tepelná izolace rozvodů v kotelně a jsou částečně nové. Měření tepla: v kotelně není instalován měřič tepla. Výroba je počítána ze spotřeby plynu. Prostor kotelny - stěny jsou částečně poškozené, nutné oškrábat a opatřit novým nátěrem. Obklady a dlažbu není třeba opravovat. V kotelně nebylo povinné vybavení dle platných předpisů. Ke kotlům nebyla předložena pravidelná kontrola seřízení spalování a dále kontrola kotlů dle zákona č.406/2000 ve znění pozdějších předpisů. Samostatný ohřev teplé vody a plynové topidla hlavní budova Ohřev teplé vody pro hlavní budovu je pomocí 3 ks plynových ohřívačů, výrobce Vaillant. Jeden je o objemu 190 litrů a dva o objemu 220 (Obr.6.). Spotřebiče jsou typu B. Z každého z nich je odvod spalin do samostatného komínového tělesa. Rozvod plynu je ze samostatné přípojky. Plynovod a plynoměr, který je umístěn na chodbě 1PP školy je společný pro plynové podokenní topidla GAMAT 6ks a pro 1 ks plynový ohřívač teplé vody Protherm. Provozovatel předpokládá zrušení GAMAT a jejich nahrazení otopnými tělesy, které budou napojeny na stávající topný systém. Rovněž plynový ohřívač Protherm, instalovaný pro školní kuchyňky, bude zrušen. Rozvod plynu je třeba opravit dle požadavků provozní revize. Obr.6 Ohřívače Vaillant hlavní budova 7/12
Ohřev teplé vody kuchyně Pro objekt kuchyňského bloku je ohřev teplé vody zajištěn 2 ks plynovými ohřívači Junkers, které jsou umístěny na chodbě 1PP. Pro tento objekt je samostatný pilířek se STL přípojkou. Měření je v HUP vedle objektu. Ohřívače jsou opět typu B. Na plynovod jsou dále napojeno kuchyňské spotřebiče. Zde je nutné provézt opravu a kontrolu zařízení dle požadavku provozní revize. Dále provézt utěsnění úniků. VZT větrání a vytápění kuchyňský blok V 1PP je umístěna strojovna VZT, kde jsou umístěny dvě teplovzdušné vzduchotechnické jednotky. Jedna jednotka WOLF KGxD 180, s výkonem 15 500 m 3 /hod., s topným příkonem 90kW. Druhá jednotka WOLF typ KG 40-F s výkonem 3 000 m 3 /hod., s topným příkonem 35 kw. VZT slouží pro větrání a vytápění prostoru kuchyně. VZT je vybaveno zpětným získáváním tepla. Instalace byla provedena v roce 2001. Topná voda pro vytápění je připravována v hlavní kotelně odkud vede do rozdělovače a sběrače. Tento je společný pro VZT a pro vytápění kuchyňského bloku. Ovládání MaR VZT je pomocí systému Sauter s místní řídící jednotkou. Vytápění otopná tělesa kuchyňský blok Kanceláře, šatny, sociální zázemí a jídelna v 1NP jsou vytápěny litinovými otopnými tělesy s termostatickými hlavicemi. Rovněž v 1PP, kde se nacházejí sklady, technické prostory a dílny, je vytápění prostřednictvím otopných těles. Na společném rozdělovači s VZT je umístěno směšování s elektrickým pohonem. Řízeno je opět pomocí systému Sauter ze strojovny VZT. Na potrubí osazeno oběhové, elektronické čerpadlo WILO. Tělocvična Budova tělocvičny je v současnosti po provedeném zateplení. Je zde instalováno 6 ks litinových těles Kalor 33/900/160 o celkovém výkonu 28 kw. Vytápění tělocvičny je ekvitermně z hlavní kotelny. Není uvažováno se změnou. 3.2 Rizika Bezprostřední technická rizika kotelna hlavní budova: - V případě poruchy řízení automatiky či hořáku kotle nebude možno zajistit náhradní díl z důvodu ukončení jejich výroby. Ostatní rizika: - Stávající nízkoteplotní kotle zhoršují účinnost výroby tepla a tím zvyšuje náklady na energie. Vyšší náklady na opravy z důvodu stáři další technologie. 4 Návrh řešení opravy kotelny koncepce 4.1 Oprava stávajícího zdroje tepla výměna kotlů a příslušné technologie v hlavní budově Jak již bylo v základním popisu uvedeno, jmenovitá účinnost původních kotlů je cca 90%, roční stupeň využití je pak na úrovni max. 85% v závislosti na způsobu provozování, reálně spíše méně. To je dáno technickým provedením kotlů, kdy se jedná o kotle s atmosférickým spalováním. Zejména z vysokého počtu startů s následně relativně krátkou dobou provozu můžeme usuzovat, 8/12
že ztráty opakovaným ochlazováním a ohříváním těles kotlů spolu s vyšším objemem vody v nich budou značné. Naproti tomu moderní kondenzační kotle se jmenovitou účinností 106-108% (vztaženo k výhřevnosti) při provozování plně v kondenzačním režimu mají reálný stupeň využití i při provozu částečně ve vysokoteplotním režimu min. 95%. Z tohoto pohledu se pak jedná o nezanedbatelný nárůst účinnosti, resp. stupně využití paliva (ZP), kterého lze spolu se novou technologií (regulace, nová elektronická oběhová čerpadla) dosáhnout. Návrh oprav této varianty představuje: 1. Plynové kotle s kondenzační technikou spalování- hlavní kotelna Spotřeba paliva 2015 665 MWh zemního plynu Počet otopných dní v roce 2015 251 dní (zdroj MTT) Průměrná vnitřní teplota 20 C (zdroj MTT) Průměrná teplota v otopných dnech 6,48 C (zdroj MTT) Výpočtová venkovní teplota - 15 C Dle vzorce pro výpočet potřeby tepla pro vytápění (Tab.1) vychází celková tepelná ztráta objektu ze spotřeby paliva okolo 460 kw. Podle požadavku ČSN 06 0310 je požadováno, k zajištění spolehlivosti provozu teplené soustavy, volit při poruše jednoho kotle přiměřenou zálohu 60% maximálního výkonu zařízení. V tomto případě 275 kw. Proto navrhujeme instalace 2 ks kondenzačních kotlů s výkonem jednoho kotle okolo 275 kw při teplotním spádu 80/60 C. Účinnost nových kotlů ve vztahu k výhřevnosti je okolo 107%, účinnost ke spalnému teplu je okolo 97%, modulační schopnost výkonu je v rozmezí minimálně 1:5. Protože se jedná o instalaci do stávajícího systému, požaduje zadavatel instalaci kotlů s tělesem z ušlechtilé oceli na straně topné vody. Před kotle doporučujeme instalovat lapač nečistot, například sáčkový filtr. 2. Expanzní systém V souvislosti s výměnou kotlů není nutné provézt výměnu stávajících expanzních nádob. Investice do jejich výměny se pohybuje okolo 70 tis. V případě, že by investor jejich výměnu požadoval, lze je v rámci opravy kotelny vyměnit. Doporučujeme pouze vyměnit uzavírací armatury před expanzomaty a instalovat nové vypouštění a tlakoměry dle požadavků ČSN 06 0830. Expanzní potrubí zůstane napojeno do sběrače. 3. Doplňování systému a úprava doplňovací vody, úprava topné vody v systému Doplňování systému bude zachováno z řádu pitné vody. Typ a druh úpravny vody bude zvolen s ohledem na zvolený typ kotle a na požadavky výrobce. Toto bude určeno v projektové dokumentaci. Doporučujeme vézt deník kontroly jakosti otopné vody. Pro možnost doplňování chemikálií do systému doporučujeme instalovat dávkovač chemikálií. 4. Rozdělovač a sběrač, směšování jednotlivých větví Těleso rozdělovače a sběrače bude zachováno. Od výstupních přírub budou nainstalovány nové uzávěry. Do dimenze DN50 to budou kulové kohouty s ucpávkou. Na dimenze větší než DN50 budou instalovány bezpřírubové uzavírací klapky. Směšovací armatury s elektropohony budou nahrazeny novými, dle požadované hodnoty kv. Oběhová čerpadla Wilo TOP E budou nahrazeny 9/12
novými, typ WILO Stratos 50/1-9. Větve budou opatřeny novými teploměry a tlakoměry. Tělesa a rozvody nově opatřit základním nátěrem a zaisolovat dle vyhlášky č.193/2007 Sb. 5. Plynovod Stávající plynovod bude v prostoru kotelny upraven pro napojení nových kotlů. Ostatní plynovod bude opatřen novým nátěrem, včetně odfuku mimo kotelnu. Před nové spotřebiče nutno instalovat plynové filtry. Bezpečnostní uzávěr plynu výrobce Armagas, instalovaný před kotelnou, je nutné 1x za 2 roky kontrolovat servisní organizací od výrobce. Při výměně kotlů doporučujeme provézt tento zásah. Prostupy potrubí stěnami je nutno utěsnit. V případě prostupu požárními úseky, musí být opatřeny PP utěsněním. 6. Stavební úpravy Stavební práce budou pouze v rozsahu opravy maleb v prostoru kotelny a místnosti před kotelnou. Dále zazdění případných prostupů. 7. MaR a elektroinstalace v kotelně V kotelně musí být instalováno zabezpečovací zařízení podle ČSN 06 0830 a ČSN EN 128 28 a dále provozní regulace teploty a přetlaku vody. Signál o poruchových stavech musí být ihned zaslán obsluze, například GSM zprávou. Rozvaděč MaR bude vybaven řízením plynové kotelny II. kategorie s řízením dle ekvitermní teploty. Doporučujeme použít pro řízení systém, který by byl možný do budoucna doplňovat. Např. pro možnost řízení VZT či otopných těles. Je to například systém DOMAT či AMIT. V kotelně bude zachován rozvaděč na 230V a 380V, který je umístěný pod plošinou. Napájení, oběhových čerpadel aj. bude nově instalováno v rozvaděči MaR. Stávající rozvaděč před kotelnou bude zrušen. 8. Ohřev teplé vody Stávající plynové ohřívače v hlavní budově a v kuchyňském bloku budou zachovány. Doporučujeme jednou ročně provézt pravidelný servis a čištění servisní organizací, včetně kontroly magneziových anod, které prodlužují životnost a účinnost ohřívačů. S výměnou ohřívačů se nepočítá. Výměna nákladově vychází okolo 35 tis.kč/ks. Rozvody teplé vody jsou většinou z plastového potrubí. Doporučujeme je opatřit kvalitní izolací dle platné vyhlášky, neboť zde dochází k celoročním ztrátám. 9. Gamaty a plynová karma Investor požaduje zrušit stávajících 6 ks Gamat 461. Ty budou demontovány, plynovod v jednotlivých místnostech zaslepen a otvory na fasádu objektu zazděny. Podle potřeby každé místnosti budou instalovány otopné deskové, případně litinové tělesa. Zrušena bude rovněž karma v kuchyňkách. Stávající rozvody lze napojit na rozvod teplé vody a cirkulace na chodbě. 10. Vytápění a VZT kuchyňský blok Vytápění a větrání bude bez velké změny. Doporučujeme pouze provézt revitalizaci rozdělovače a sběrače. Tj. výměna armatur, čerpadel a nové izolace. Do řídícího systému MaR není nutné zasahovat. Doporučujeme nechat prověřit jeho funkčnost. Dále doporučujeme v rámci pravidelné roční údržby provézt servis jednotek VZT, včetně výměny kapsových filtrů a kontroly. 10/12
5 Základní ekonomické údaje 5.1 Úspora paliva po opravě zdroje tepla Jako referenční hodnoty budou pro možnost snadného porovnávání s původními úvahami použity spotřeby energie, resp. ZP specifikované v některých předchozích dokumentech, tedy: Spotřeba paliva na vstupu pro vytápění = referenční rok 2015: Q= 665 000 kwh Náklad na palivo = referenční Kč/m 3 ZP: Pro průběžný propočet bez ohledu na vybraného dodavatele a možnost poskytnutí slev bude uvažována celková hodnota N=13,50 Kč/m 3 ZP včetně DPH. Hodnotit zde budeme zatím pouze úspory paliva související s výměnou kotlů. Nebudou hodnoceny úspory elektrické energie. Podle výše uvedených údajů lze uvažovat, že s novou technologií při správném způsobu provozování dosažitelnou hodnotu úspory energií (ZP) na vstupu na reálné úrovni alespoň cca 15-20%. Tato hodnota vychází z námi provozované kotelny o stejném výkonu a stejném způsobu využívání. Pro hrubé porovnání bude úspora paliva 15 % na vstupu představovat 99 750 kw, tj. 9 410 Nm 3 ZP, což při ceně 13,5 za Nm 3 představuje cca 127 035 Kč. Náklady na údržbu a opravy nových kotlů budou oproti současnosti minimální. Náklady na servis zůstanou stejné. 6 Závěrečné shrnutí Cílem této zprávy bylo poskytnout informace a údaje o stávající kotelně a návrhu řešení stávajícího nevyhovujícího stravu. Ekonomické posouzení má posloužit pro orientaci zadavatele a rozhodnutí o dalším postupu v dané věci. Tento postup má směřovat jednak k obnovení plné funkčnosti a spolehlivosti provozu 19 let staré kotelny a součastně zajistit maximální zvýšení efektivity jejího provozu snížením spotřeb paliv, energií a nákladů na provoz a údržbu. 11/12
7 Přílohy Příloha 1 Tabulka specifikace zařízení a výkonů pro opravu zdroje vytápění dle čl.4.1. ZŠ Skálova oprava Požadované zařízení a výkony Zdroje tepla kondenzační kotle o výkonu 2x 275 kw, včetně pojistných armatur, omezovače tlaku vody, uzavíracích armatur s pohony, řídícím modul 0,-10V, plynový filtr, komunikace WLAN Odkouření plynovýých kotlů - vyvložkování komínu, kotlová kaskáda Rozvody, armatury a směšovací uzle, izolace Oběhová čerpadla Plynovod Elektroinstalace a MaR, webserver pro komunikaci s obsluhou, GSM modul Expanzní systém - oprava Úprava vody a dopouštění Související stavební přípomoce Demontáže a likvidace zdemontovaného materiálu Projektová dokumentace opravy zdroje vytápění (ZTI, ÚT, MaR, elektro) Zkoušky těsnosti, topná zkouška, zaškolení obsluhy Montáž nových otopných těles Úpravy rozvaděče v kuchyňském bloku 12/12